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淮南矿业集团谢一矿位于八公山煤田中部,是一座具有60年开采历史的老矿,矿井回采区内构造发育,且随着资源量的减少,目前只能对一些边角块段煤进行回收,对于这些煤炭资源矿井根据煤层厚度采用悬移支架或悬移支架放顶煤技术进行回收,由于矿井可采煤层多,同一采区内上覆煤层的未采区就行成开采下覆煤层时的应力集中区,再加上断层等影响,对于这类复杂条件,对采煤的顶板、瓦斯等管理是不小的挑战,通过我们的实践,在我矿452B8工作面复杂条件下的安全回采,为今后遇到相似问题时提供了一定的技术经验。
一、452B8工作面简介
B8煤层赋存稳定,煤层厚度在3.2~4.5m之间,平均厚约4.0m,局部煤层顶部发育一层约0.2m的泥岩夹矸,煤层节理较发育,顶底板岩性较稳定。工作面回采范围南起-320m西石门,北至F13-8断层组,上限标高-324.0m,下限标高-394.9m;上阶段B8煤层已回采至-308.5m标高,下阶段B8煤层尚未掘进,南翼B8煤层已回采,上覆B9b煤层大部分回采,下伏B7煤层未掘进。工作面回采过程中过F16-1反向正断层,该断层落差在0~20m,上风巷掘进实见落差11m,为避开该断层,原设计时将工作面分为Ⅰ、Ⅱ期回采,中间掘进一条约140m的处理风巷作为二期上风巷,见上图:
二、情况分析
方案一:工作面分为Ⅰ、Ⅱ期回采。
优点:直接避开上覆9槽及处理风巷对工作面回采范围的应力集中区,跳过该断层,减少顶板、瓦斯等管理难度。
缺点:1、处理风巷维护难度大,处理风巷布置在上覆B9煤层未采区下,加之受工作面采动影响,巷道变形相当严重,影响二期工作面回风,且维护成本高。
2、工作面一期收作,留下保护煤柱,对下覆B7煤层回采形成应力集中,且浪费有限的煤炭资源。
3、一期工作面收作及二期工作面安装不能同时进行,造成生产脱节,且造成人力资源成本无形增加。
方案二:工作面直接过断层进行回采。
优点:1、减少处理风巷维护成本。2、多回收煤炭资源。3、避免开采下覆B7煤层的应力集中区。4、工作面不用搬家,降低成本。5、尝试成功,对后期类似工作面开采提供较高的借鉴性。
缺点:顶板及瓦斯管理难度较大。
经过综合分析,决定采用方案二。
三、综合措施
由于受断层影响及应力集中区的影响,在回采过程中,工作面上隅角及出口向下10m左右均出现瓦斯异常现象,为解决这一问题,我们采取了在上风巷“下口”、“上口”点处布置了两个钻场,采取打顶板走向钻孔,直接抽采工作面上隅角瓦斯,经过测验,钻孔抽采的瓦斯浓度基本在10%左右,效果非常好,再配合工作面的瓦斯管理措施,实现了瓦斯管理,从而解决了瓦斯管理的问题;顶板管理方面严格按下列措施执行:
1、严格控制工作面回采方向,保证工作面斜交过断层。随着工作面向前回采,该断层将逐峒向上撵,且断层落差逐渐变大,断层上盘至断层面要适当挑顶,断层下盘至断层面破底,以衬平链板机;断层上盘未跟上底板的支柱必须穿铁鞋。
2、断层处放炮前,链板机要打好撑子,然后停车放炮,待炮后检查无安全威胁后,方准开车。
3、装炮时严格装“三泥”,要求座底泥长度不小于100mm,并保证最小抵抗线不小于0.5m。
4、加强断层处放炮警戒及验炮管理,破矸处放炮时上警戒距离不小于50m,下警戒距离不小于70m,发现瞎炮、残炮、落炮必须按本工作面作业规程相关要求进行处理。人员在管理好顶板,进入煤帮出煤时,也必须时刻注意有无落炮、拒爆、残爆等情况,发现时及时找班队长和放炮员按要求进行处理,严禁自行处理。
5、过断层期间,炮后要认真执行敲帮问顶制度,并及时铺网、过顶,挂梁或伸前探梁支护顶板,必要时用2.0米×Ф0.18米圆木配单体支柱架设一梁二柱顺山棚进行超前支护,掉漏顶处必须用木料填平接实,严禁空顶、蒙顶作业;且支柱初撑力不小于90KN。加强煤帮、顶板管理,及时支护顶板,避免掉顶事故的发生。
6、过断层期间,加强工作面工程规格质量管理,保证工作面支护密度符合作业规程要求,支架垂直于煤壁不甩头,基本支柱迎山有劲,并加强工作面过顶质量,断层处用半圆过顶,每组不少于2块,支架支设时,煤帮侧支柱要向煤帮带点扎角,以防向煤帮推架;顶板破碎压力大时,工作面移架之前架间可采用2.4m×Ф0.18m圆木配单体支柱架设一梁三柱走向棚加强支护。
7、过断层期间,移架时主副梁的前探梁都必须伸出,并紧抵煤壁。移副梁时,必须对主架进行二次注压,确保三棵支柱初撑力不小于90KN,移主梁时,必须对副梁进行二次注压,确保三棵支柱初撑力不小于90KN,移架时,主副梁的前探梁不准提前收回,要求在所移顶梁的前探梁卸载阀插上手把,进行边移边收,栽设支柱时煤帮侧支柱柱根要蹬向煤帮侧带2~3度扎角(向老塘抗劲),防止向煤壁推架,且架尾采用2.4m×Ф0.18m圆木配单体支柱架设一梁三柱顺山托棚加强支护。
8、过断层期间要加强支架的防倒管理,防倒绳要每班安人检查并能带上劲,断层处要下好底梁,进入煤壁作业前要在断层上下设置牢固可靠挡栏,以防上方的物料、大块煤(矸)滚下伤人。
9、过断层时要加强煤质管理,混入链板机的大块矸石要及时拣出。
10、断层处影响范围老塘侧不得放煤。
11、严禁把物料或其它东西堆放在压面处,要求断层处加强清理,确保有足够的通风行人断面,移架时,要确保后路畅通。
12、过断层期间,工作面在放炮、打探梁、移架过程中,作业人员要随时观察顶板是否淋水等情况,发现异常,必须及时停止作业撤出人员。
四、注意事项及效果评价
1、上隅角瓦斯管理关键:上隅角要及时收作,并挂好,在钻孔未合茬抽采之前,上隅角及出口向下10m段老唐侧气体较大,现场主要采取不放煤,控制打探梁、移架等工序节奏,控制瓦斯涌出,并在架尾用草袋、炮泥等将空隙处封实,防止瓦斯积聚,正常情况下挂好风障,测气员经常检查气体情况,發现异常及时停止作业,并采取措施处理。
2、由于该断层为反向正断层,且随着工作面向前回采逐峒上撵,且该断层落差逐步加大,因此,断层上盘要超前至少30m段挑顶过渡,断层下盘要逐步上提链板机以减少破矸量。
3、挑顶作业顶底板移近量大支架稳定性差,老唐侧采用2.4m×Ф0.18m圆木配单体支柱架设一梁三柱顺山挑棚加强支护,煤顶破碎时还要在架档采用2.4m×Ф0.18m圆木配单体支柱架设一梁三柱走向棚进行支护。
4、断层下盘主要是煤顶管理,破矸处控制打眼、装、放炮,煤层加强浅孔高压注水促使胶结以防掉漏顶。
5、煤壁加强临时支护,金属网超前挂至底板,并打好贴帮柱背帮,防止煤壁片帮。
6、顶板特别破碎时,必须人工用风镐、手镐过硬干。
经过采取一序列的措施,为我矿452B8工作面成功回采应力集中区下的大断层提供了有力的保障,并为以后类似的工作面设计、回采提供了较高的借鉴性。
一、452B8工作面简介
B8煤层赋存稳定,煤层厚度在3.2~4.5m之间,平均厚约4.0m,局部煤层顶部发育一层约0.2m的泥岩夹矸,煤层节理较发育,顶底板岩性较稳定。工作面回采范围南起-320m西石门,北至F13-8断层组,上限标高-324.0m,下限标高-394.9m;上阶段B8煤层已回采至-308.5m标高,下阶段B8煤层尚未掘进,南翼B8煤层已回采,上覆B9b煤层大部分回采,下伏B7煤层未掘进。工作面回采过程中过F16-1反向正断层,该断层落差在0~20m,上风巷掘进实见落差11m,为避开该断层,原设计时将工作面分为Ⅰ、Ⅱ期回采,中间掘进一条约140m的处理风巷作为二期上风巷,见上图:
二、情况分析
方案一:工作面分为Ⅰ、Ⅱ期回采。
优点:直接避开上覆9槽及处理风巷对工作面回采范围的应力集中区,跳过该断层,减少顶板、瓦斯等管理难度。
缺点:1、处理风巷维护难度大,处理风巷布置在上覆B9煤层未采区下,加之受工作面采动影响,巷道变形相当严重,影响二期工作面回风,且维护成本高。
2、工作面一期收作,留下保护煤柱,对下覆B7煤层回采形成应力集中,且浪费有限的煤炭资源。
3、一期工作面收作及二期工作面安装不能同时进行,造成生产脱节,且造成人力资源成本无形增加。
方案二:工作面直接过断层进行回采。
优点:1、减少处理风巷维护成本。2、多回收煤炭资源。3、避免开采下覆B7煤层的应力集中区。4、工作面不用搬家,降低成本。5、尝试成功,对后期类似工作面开采提供较高的借鉴性。
缺点:顶板及瓦斯管理难度较大。
经过综合分析,决定采用方案二。
三、综合措施
由于受断层影响及应力集中区的影响,在回采过程中,工作面上隅角及出口向下10m左右均出现瓦斯异常现象,为解决这一问题,我们采取了在上风巷“下口”、“上口”点处布置了两个钻场,采取打顶板走向钻孔,直接抽采工作面上隅角瓦斯,经过测验,钻孔抽采的瓦斯浓度基本在10%左右,效果非常好,再配合工作面的瓦斯管理措施,实现了瓦斯管理,从而解决了瓦斯管理的问题;顶板管理方面严格按下列措施执行:
1、严格控制工作面回采方向,保证工作面斜交过断层。随着工作面向前回采,该断层将逐峒向上撵,且断层落差逐渐变大,断层上盘至断层面要适当挑顶,断层下盘至断层面破底,以衬平链板机;断层上盘未跟上底板的支柱必须穿铁鞋。
2、断层处放炮前,链板机要打好撑子,然后停车放炮,待炮后检查无安全威胁后,方准开车。
3、装炮时严格装“三泥”,要求座底泥长度不小于100mm,并保证最小抵抗线不小于0.5m。
4、加强断层处放炮警戒及验炮管理,破矸处放炮时上警戒距离不小于50m,下警戒距离不小于70m,发现瞎炮、残炮、落炮必须按本工作面作业规程相关要求进行处理。人员在管理好顶板,进入煤帮出煤时,也必须时刻注意有无落炮、拒爆、残爆等情况,发现时及时找班队长和放炮员按要求进行处理,严禁自行处理。
5、过断层期间,炮后要认真执行敲帮问顶制度,并及时铺网、过顶,挂梁或伸前探梁支护顶板,必要时用2.0米×Ф0.18米圆木配单体支柱架设一梁二柱顺山棚进行超前支护,掉漏顶处必须用木料填平接实,严禁空顶、蒙顶作业;且支柱初撑力不小于90KN。加强煤帮、顶板管理,及时支护顶板,避免掉顶事故的发生。
6、过断层期间,加强工作面工程规格质量管理,保证工作面支护密度符合作业规程要求,支架垂直于煤壁不甩头,基本支柱迎山有劲,并加强工作面过顶质量,断层处用半圆过顶,每组不少于2块,支架支设时,煤帮侧支柱要向煤帮带点扎角,以防向煤帮推架;顶板破碎压力大时,工作面移架之前架间可采用2.4m×Ф0.18m圆木配单体支柱架设一梁三柱走向棚加强支护。
7、过断层期间,移架时主副梁的前探梁都必须伸出,并紧抵煤壁。移副梁时,必须对主架进行二次注压,确保三棵支柱初撑力不小于90KN,移主梁时,必须对副梁进行二次注压,确保三棵支柱初撑力不小于90KN,移架时,主副梁的前探梁不准提前收回,要求在所移顶梁的前探梁卸载阀插上手把,进行边移边收,栽设支柱时煤帮侧支柱柱根要蹬向煤帮侧带2~3度扎角(向老塘抗劲),防止向煤壁推架,且架尾采用2.4m×Ф0.18m圆木配单体支柱架设一梁三柱顺山托棚加强支护。
8、过断层期间要加强支架的防倒管理,防倒绳要每班安人检查并能带上劲,断层处要下好底梁,进入煤壁作业前要在断层上下设置牢固可靠挡栏,以防上方的物料、大块煤(矸)滚下伤人。
9、过断层时要加强煤质管理,混入链板机的大块矸石要及时拣出。
10、断层处影响范围老塘侧不得放煤。
11、严禁把物料或其它东西堆放在压面处,要求断层处加强清理,确保有足够的通风行人断面,移架时,要确保后路畅通。
12、过断层期间,工作面在放炮、打探梁、移架过程中,作业人员要随时观察顶板是否淋水等情况,发现异常,必须及时停止作业撤出人员。
四、注意事项及效果评价
1、上隅角瓦斯管理关键:上隅角要及时收作,并挂好,在钻孔未合茬抽采之前,上隅角及出口向下10m段老唐侧气体较大,现场主要采取不放煤,控制打探梁、移架等工序节奏,控制瓦斯涌出,并在架尾用草袋、炮泥等将空隙处封实,防止瓦斯积聚,正常情况下挂好风障,测气员经常检查气体情况,發现异常及时停止作业,并采取措施处理。
2、由于该断层为反向正断层,且随着工作面向前回采逐峒上撵,且该断层落差逐步加大,因此,断层上盘要超前至少30m段挑顶过渡,断层下盘要逐步上提链板机以减少破矸量。
3、挑顶作业顶底板移近量大支架稳定性差,老唐侧采用2.4m×Ф0.18m圆木配单体支柱架设一梁三柱顺山挑棚加强支护,煤顶破碎时还要在架档采用2.4m×Ф0.18m圆木配单体支柱架设一梁三柱走向棚进行支护。
4、断层下盘主要是煤顶管理,破矸处控制打眼、装、放炮,煤层加强浅孔高压注水促使胶结以防掉漏顶。
5、煤壁加强临时支护,金属网超前挂至底板,并打好贴帮柱背帮,防止煤壁片帮。
6、顶板特别破碎时,必须人工用风镐、手镐过硬干。
经过采取一序列的措施,为我矿452B8工作面成功回采应力集中区下的大断层提供了有力的保障,并为以后类似的工作面设计、回采提供了较高的借鉴性。